El propòsit principal de l’astronomia de posició consisteix a determinar les posicions aparents que ocupen els astres al firmament, considerant que aquests es distribueixen sobre la superfície d’una esfera de radi arbitrari i centrada en la Terra, anomenada esfera celeste. D’aquesta manera calen dos paràmetres angulars per a situar sobre aquesta esfera qualsevol astre, el valor numèric dels quals paràmetres és distint segons el sistema de coordenades elegit; cada sistema de coordenades és determinat per un eix fonamental i per un cercle màxim, dit cercle fonamental, que és donat per la intersecció de l’esfera celeste amb un pla perpendicular a l’eix fonamental. En cadascun d’aquests sistemes una de les coordenades és mesurada sobre el cercle fonamental, i l’altra ho és sobre el cercle màxim que passa per l’astre i per les interseccions de l’esfera celeste amb l’eix (pols), cercle anomenat auxiliar. En cada cas cal fixar un sentit de mesura dels arcs de cercle, com també un punt que sigui l’origen de coordenades sobre el cercle fonamental. Quan els arcs de cercle són mesurats en el sentit contrari al de les busques d’un rellotge, el sentit de mesura és anomenat directe, i retrògrad en el cas contrari.
Els sistemes de coordenades celestes poden ésser classificats en dos grups. En el primer, hom inclou els sistemes en què una de les coordenades o totes dues, són referides a direccions o plans que depenen del lloc d’observació (sistemes locals). A l’altre grup pertanyen els sistemes de coordenades que no tenen cap element local, sinó que tots llurs elements són referits únicament a l’esfera celeste. Al primer grup de coordenades pertanyen els sistemes de coordenades horitzontals i de coordenades horàries.
En el primer sistema el cercle fonamental és la intersecció de l’esfera celeste amb el pla horitzontal del lloc, és a dir, l’horitzó, mentre que l’eix fonamental és la vertical del lloc d’observació (línia que segueix la direcció de la plomada); el cercle auxiliar és anomenat cercle vertical, i els cercles menors paral·lels a l’horitzó reben el nom de cercles horitzontals o almucantarats. Les coordenades de l’astre són l’altura h, i l’azimut a. L’azimut és l’arc determinat pel punt cardinal sud i la intersecció del cercle vertical de l’astre amb l’horitzó, mesurat en sentit retrògrad; l’altura és l’arc determinat sobre el cercle vertical de l’astre pel mateix astre i per la intersecció d’aquest cercle amb l’horitzó. Aquesta coordenada és mesurada des de l’horitzó a l’astre, i hom la considera negativa per als astres situats sota l’horitzó. La distància angular entre el zenit i un astre rep el nom de distància zenital z o coaltitud.
En el sistema de coordenades horàries el cercle fonamental és l’equador celeste, i l’eix fonamental és l’eix del món, és a dir, la recta al voltant de la qual sembla girar l’esfera celeste, i que, doncs, és l’eix entorn del qual gira la Terra. Hom anomena pol boreal i pol austral els punts d’intersecció d’aquesta esfera amb l’eix. El cercle que passa per un astre i pels pols és el cercle horari de l’astre; el cercle que passa per un astre i és paral·lel a l’equador celeste és el cercle paral·lel de l’astre. Les coordenades d’un astre en aquest sistema són anomenades angle horari H, i la declinació δ. Hom mesura l’angle horari sobre l’equador celeste, i és l’angle que forma el cercle horari de l’astre amb el pla meridià del lloc d’observació, i és comptat en sentit retrògrad. La declinació és mesurada sobre el cercle horari de l’astre, i és l’arc determinat per l’astre i la intersecció del cercle horari amb l’equador celeste. Hom mesura aquesta coordenada des de l’equador a l’astre i la considera negativa per als astres situats sota l’equador. La distància angular entre el pol i un astre del seu hemisferi rep el nom de distància polar p. En aquest sistema la declinació és independent del lloc d’observació, però l’angle horari depèn no solament del lloc escollit per fer les mesures, sinó també de l’hora que són fetes.
Al segon grup pertanyen els sistemes de coordenades equatorials, eclíptiques i galàctiques. En el primer sistema, dit també uranogràfic, l’eix i el pla fonamental són els mateixos que en el sistema de coordenades horàries, i hom manté la nomenclatura d’aquell cas. Les coordenades d’un astre en aquest sistema són anomenades ascensió recta α i declinació δ. L’ascensió recta és l’arc de cercle determinat per la intersecció del cercle horari de l’astre amb l’equador celeste, i el punt vernal o primer punt d’Àries, mesurat en sentit directe. Hom defineix la declinació talment com el sistema de coordenades horàries. En el sistema de coordenades eclíptiques el cercle fonamental és l’eclíptica, mentre que l’eix fonamental és la recta perpendicular a aquest pla, la qual passa pel centre de l’esfera celeste. Les coordenades d’un astre en aquest sistema reben els noms respectius de longitud i latitud celestes. La longitud celeste λ és l’arc de l’eclíptica determinat pel punt vernal i la intersecció amb l’eclíptica del cercle màxim que passa per l’astre, mesurat en sentit directe. La latitud celeste β és l’angle determinat pel pla de l’eclíptica i la direcció de l’astre, que és la recta que passa per l’astre i el centre de l’esfera celeste. Aquesta latitud és positiva per als astres de l’hemisferi nord i negativa per als de l’hemisferi sud. Aquest sistema de coordenades és molt útil per a estudiar la posició dels components del sistema solar, la majoria dels quals tenen llurs trajectòries aparents molt pròximes a l’eclíptica.
Finalment, hi ha el sistema de coordenades galàctiques, en el qual el cercle fonamental és la intersecció de l’esfera celeste amb el pla galàctic (equador galàctic) i l’eix fonamental és la recta perpendicular a aquest pla i que passa pels pols galàctics. Aquest pla i els pols galàctics han estat definits per conveni, d’acord amb la forma lenticular de la Via Làctia. Les coordenades d’aquest sistema són anomenades longitud i latitud galàctiques, i com a origen de les longituds hom pren la intersecció del cercle fonamental amb la direcció del centre de la Via Làctia, que també ha estat determinat per conveni.